Cosa succederebbe a un caccia se uscisse fuori dall’atmosfera?

La definizione di atmosfera serve a porre una distinzione di quando un volo è spaziale o no, questo confine definito linea di Kàrmàn, è a 100 km di altezza. Non è affatto un livello come tra acqua e mare, l’aria per effetto della gravità terrestre è molto densa a terra e man mano che si sale sfuma fino ad azzerarsi.

L’atmosfera viene suddivisa in vari strati, come mostrato nello schema sottostante.

Un caccia come un normale aereo di linea usa le ali per volare e l’ossigeno contenuto nell’aria come comburente per ottenere la combustione e far funzionare i motori a reazione.

Un aereo di linea progettato per funzionare al meglio a 10000 mt ha la portanza alare adatta all’aria che c’è a quella quota che è 2,96 volte meno densa rispetto al livello del mare, se sale di quota per giungere a 20000 mt dove l’aria diventa meno densa rispetto al livello del mare di 13,92 volte, succede quanto segue:

• Dovrebbe depressurizzare la cabina almeno come se i passeggeri fossero a 4000 mt (valore arbitrario ma potrebbe essere insufficiente anche 6000 mt) e molti passeggeri non dovrebbero essere a bordo perché non hanno le condizioni fisiche per reggere. depressurizzare è necessario perché la fusoliera non reggerebbe allo stress meccanico a lungo a causa della differenza di pressione tra il suo interno e l’esterno che aumenta.
• Per avere la portanza per stare “su” dovrebbe aumentare significativamente la velocità in quanto la densità dell’aria è di parecchio inferire rispetto ai 10000 mt, esattamente 13,92 / 2,96 = 4,7 volte.
• Aumentando la velocità superi in fretta la barriera del suono che a quella quota è inferiore rispetto al livello del mare, 1078 km/h. L’aereo di linea non è progettato per superare la barriera del suono, deve quindi tornare giù molto prima di giungere a quella quota.

Non è molto diversa la questione per gli aerei militari, anche se hanno dei limiti superiori rispetto ai veicoli commerciali, mediamente con velocità e altezze doppie, il pilota può usare la maschera di ossigeno, ma poi incontra le medesime problematiche se continua a salire, max 20% in più poi deve scendere se vuole continuare a vivere.

Per superare la linea di Kàrmàn (100 km slm) con un aereo commerciale o militare occorre progettarlo appositamente, perché richiede aria a bordo in quantità per la durata del volo più del margine extra perché non spilli più aria da quella che entra nei motori come fanno oggi gli aerei dei voli commerciali, la sua struttura è idonea a resistere a stress meccanici di molto superiori per la pressurizzazione interna con esterno pari a zero, poi deve resistere al calore per il rientro in planata, per far funzionare i motori occorre portarsi dietro sia il carburante che comburente (grezzamente benzina e ossigeno).
Immagino già che i primi passeggeri dovranno fare un mini corso e possedere requisiti fisici minimi, oltre ad avere la disponibilità di almeno 250.000 $ e firmare una liberatoria in caso di incidenti, quindi, per ora è consigliabile farsi un’assicurazione in proprio.

Poi mancano ancora considerazioni fondamentali, ad esempio oltre una certa quota se l’aria è così poco densa da fare portanza, l’assetto dell’aero per salire dovrà diventare verticale e avere una spinta sufficiente per contrastare in toto il suo peso contro la forza di gravità. Senonché la mancanza di aria per orientare la traiettoria di volo deve essere compensata orientando i motori a reazione o disponendo di razzi accessori per lo scopo, poi tutti i motori a reazione che funzionano correttamente con l’aria non funzioneranno nel vuoto…

Chi sta lavorando per portare dei passeggeri oltre la linea di Kàrmàn sperando un giorno di avviare un’attività proficua?
La Virgin Galactic, grazie a Sir Richard Branson, per portare un aereo a quella quota usa una strategia mista al decollo che per ora sembra quella giusta, comunque visitando il sito vi accorgerete che è un progetto visionario.